2 化學反應速率

2 ^{化學反應速率}

－ 46 －

反應速率的定義及測量

（配合翰版課本 P.44

～ P.50）

一

1 定義：

單位時間內反應物的消耗量或產物的產量c稱為反應速率（r）.

r＝

濃度、壓力、莫耳數……的變化量 時間的變化量

2 測量：

以 aA(g)+bB(g) → cC(g)+dD(g) 為例 　　　　Ac寫成 rA 或- Z[A]

Zt c其值=- [A]2-[A]1

t2-t1

 測濃度

12345 Cc寫成 r^C 或 Z[C]

Zt c其值= [C]2-[C]1

t2-t1

　　　　Bc寫成 rB 或- ZPB

Zt c其值=-P_B2-P_B1 t2-t1

測壓力

12345 Dc寫成 r^D 或 ZPD

Zt c其值=P_D2-P_D1 t2-t1

1 反應物的量會愈來愈少c算出來的反應速率為負值c不符合一般習慣c所以 在 Z

[A]

Z

t

、 Z

P

B

Z

t

之前加上負號c以使速率變為正值.

2 此反應的速率可以任一者來計算.

3 反應速率與係數的關係：每消耗 a 莫耳 Ac必有 b 莫耳 B 反應cc 莫耳 C 及 d 莫耳 D 生成c故 A 的反應速率是 B 的 a

b 倍c是 C 的 a

c 倍c是 D 的 a

d 倍.亦即：

1

r

A：rB：rC：rD＝a：b：c：d（係數比）

2

1

a r

A＝

1

b r

B＝

1

c r

C＝

1 d r

D

3 平均速率與瞬時速率：

以 2H2O2(aq) → O2(g)+2H2O(l) 為例.

2-1 _反應速率

47

2-1 反應速率

1 平均反應速率：任一段時間 Zt 所測得的速率c稱為該段時間的平均反應速率 　　

r

＝－Z

[H

2

O

2

]

Z

t

 　　 在 t=0 ～ 10 間cr=-（0.1-0.88）M

（10-0）min =0.078 M/min

2 瞬時反應速率： 在任一瞬間c即 Zt 趨近於 0 所測得的速率c稱為該瞬間的瞬 時反應速率.

　　

r

＝

lim

Zt → 0

－Z

[H

2

O

2

]

Z

t

（可以該點之切線斜率的絕對值求得）

1 在 t=5 瞬間cr=（0.63-0）M

（9.5-0）min =0.066 M/min

2 在 t＝

0

的瞬時反應速率c稱為該反應的反應初速率.

r=（0.88-0）M

（4.6-0）min =0.19 M/min

4 反應速率的觀察：

觀察

項目 說　明 例　子

顏　色

反應前、後若有顏色變化c 可觀察顏色改變（最明顯者）

的快慢來判斷反應速率

N2O4(g)（無）→ 2NO2(g)（紅棕）

! 測 NO2 顏色的變化

壓力 或 體積

1 若有氣體時c可測氣體在 定壓下之體積變化c或測 定容下之壓力變化

1 CaCO3(s) → CaO(s)+CO2(g)

2 N2(g)+3H2(g) → 2NH3(g)

2 氣體反應物係數和＝氣體 產物係數和者c因總壓或 總體積不變c此法不適用

H2(g)+I2(g) → 2HI(g)

沉　澱 反應系中有沉澱生成者c可 測其沉澱量之增加速率

AgNO3(aq)+NaCl(aq) → NaNO3(aq)+AgCl(s)（白）

! 測 AgCl(s) 沉澱量變化

pH 值

反應系中有酸鹼變化者c可 用指示劑、pH 值觀察或測定 溶液反應速率

CH3COOH(l)+C2H5OH(l) → CH3COOC2H5(l)+H2O(l)

酸性 中性 中性 中性

導電度 反應前、後若離子濃度改變c 可測溶液導電度的變化

Ba(OH)2(aq)+H2CO3(aq) → BaCO3(s)+2H2O(l)

可導電 可導電 不導電 不導電

氣　泡

在液相反應中c若能產生氣 體c可觀察氣泡產生的快慢 判斷反應速率

1 CaCO3(s)+

2HCl

(aq) → CaCl2(aq)+H2O(l)+CO2(g)↑ 2 CaCO3(s)+

2CH

3

COOH

(aq) →

Ca(CH3COO)2(aq)+H2O(l)+CO2(g)↑

在 727 nC 下c於 11.2 L 的容器內充入 5.6 mol 丙烷及足量的氧氣c點火後c20 s 時丙 烷完全燃燒.回答下列問題：

1 丙烷的平均消耗速率為多少 M/s、atm/s？

2 - ZP_O2

Zt ：ZP_CO2 Zt =？

3 設 Xr_C3H8=Yr_O2c則 X：Y=？

1

^反應速率 相關題型：單元練習　單1、2、3

1 0.025c2.05　2 5：3　3 5：1

1 5.6 11.2 M

20 s =0.025 M/s 　 壓力變化 ZP= ZnRT

V = 5.6*0.082*（273+727）

11.2 =41（atm）c- ZP

_C3H8

Zt = 41 atm

20 s =2.05 atm/s 2 C

3

H

8(g)

+5O

2(g)

→ 3CO

2(g)

+4H

2

O

(g)

c故知- ZP

_O2

Zt ： ZP

_CO2

Zt =5：3 3 1

1 r

_C3H8

= 1

5 r

_O2

! X：Y= 1 1 ： 1

5 =5：1



1

定溫下c下列對於 N2(g)+3H2(g) → 2NH3(g) 反應速率之各項敘述c何者正確？

A-Z[N2]

Zt =2Z[NH3]

Zt 　B r_H2：r_NH3=3：2　C 1

2 r_N2=1

1 r_NH3　D若每分鐘消 耗氮 0.5 atmc則總壓每分鐘增加 1 atm.

B

有一反應為 2甲^(g)+乙^(g) →丙^(g)+3丁^(g)c甲的濃度與反應時間 的關係圖如右圖.回答下列問題：

1 在 0 ～ 20 min 間c甲的平均消耗速率為多少 M/min？

2 在 20 min 時c丁的生成速率為多少 M/min？

2

^反應速率 相關題型：單元練習　進階

1 0.4　2 0.3

 1 - Z[甲]

Zt = （16-8）M

（20-0）min =0.4 M/min 2 瞬時速率為 #AB 斜率的絕對值

  - Z[甲]

Zt = （12-0）M

（60-0）min =0.2 M/min

  Z[丁]

Zt = 3

2 （- Z[甲]

Zt ）= 3

2 *0.2=0.3（M/min）



1

已知右列反應 A(g)+B(g)_ 3C^(g) 的總壓變化如右圖所 示.在 2 ～ 5 s 間cC 的平均生成速率為多少 atm/s？

4

A -Z[N2]

Zt = Z[NH3] 2Zt .C 1

1 r_N2= 1 2 r_NH3. D 消耗 0.5 atm 氮時c氫消耗 1.5 atmc產生氨 1 atmc

故總壓減少 1 atm.

A(g) + B(g) _ 3C^(g) -1 atm -1 atm +3 atm

總壓（Pt）增加 ! 3-（1+1）=1（atm）

所以 ZPC

Zt =3 ZPt

Zt =3（7-3 atm

5-2 s ）=4 atm/s

49

2-1 反應速率

下列各反應c何者可以用（　）內的變化來測定反應快慢？

A N2O4(g) → 2NO2(g)（顏色）　B CaCO3(s) → CaO(s)+CO2(g)（總壓）　C H2CO3(aq)+

Ca(OH)2(aq) → CaCO3(s)+H2O(l)（導電度）　D AgNO3(aq)+NaCl(aq) → AgCl(s)+NaNO3(aq)

（沉澱量）　E HCl(aq)+NaOH(aq) → NaCl(aq)+H2O(l)（顏色）.

3

^{反應速率的觀測}

ABCD

 A NO

2

為紅棕色.B總壓增加.C反應物為電解質c產物不導電.D AgCl 氯化銀沉澱量增加.E各物 質均無色.



1

在定溫、定容時c下列反應中何者能用總壓變化來測其反應速率？

A CO(g)+NO2(g) → CO2(g)+NO(g)　B N2O4(g) → 2NO2(g)　C N2(g)+3H2(g) → 2NH3(g)

D H2(g)+I2(g) → 2HI(g)　E 2NO(g)+2H2(g) → N2(g)+2H2O(g).

BCE

速率定律

（配合翰版課本 P.50～

P.53）

二

1 意義：

反應速率與反應物濃度（壓力）有關c可用數學關係式表示c此即速率定 律c或稱速率方程式c只能由實驗求得！

2 範例：

以下列反應為例c觀察反應物濃度與 NOCl 生成初速率的關係.

2NO(g)+Cl2(g) → 2NOCl(g)

實驗次數 反應物初濃度（M） NOCl 生成的

初速率（M/s）

[NO] [Cl2]

1 1.25*10^-2 2.55*10^-2 2.27*10^-5 2 1.25*10^-2 5.10*10^-2 4.55*10^-5 3 2.50*10^-2 2.55*10^-2 9.08*10^-5 1 由實驗 1、2 知c當 [NO] 固定c反應速率和 [Cl²] 成正比 ! Z[NOCl]

Zt b [Cl2] 2 由實驗 1、3 知c當 [Cl²] 固定c反應速率和 [NO]² 成正比 ! Z[NOCl]

Zt b [NO]² 3 由1、2知cZ[NOCl]

Zt b [NO]²[Cl2]

! Z

[NOCl]

Zt ＝

k[NO]

²

[Cl

2

]

¹ ――速率定律、速率方程式

1 也可寫為 r=k[NO]²[Cl2]c但此種寫法無法得知是用哪一個物質來測量速率.

2 濃度的次方稱為反應級數.在此反應中：

　對 Cl2 而言為 1 級

135 對 NO 而言為 2 級 !

對總反應而言為 1＋2＝3 級

兩邊氣體係數和不相等時c總壓會變化.

AD不變.B增加.CE減少.

*2

*2 *2

*4

k 為速率常數

↑

反應級數!反應總級數＝1＋2＝3 級

↑ ↑

3 反應式與速率方程式的關係： ^備

^P.79

1 對任一反應式 aA+bB → cC+dD

速率 方程式

r=k[A]^m[B]ⁿ r=kPA

mPB n

1 m 不一定等於 ac

n 不一定等於 bc

須由實驗求得 2 m、n 可以為整數、非整數或 0

k 的單位

-Z[A]

Zt =k[A]^m[B]ⁿ M

時間 =k(M)^m(M)ⁿck 的單位 ! (M)^1-（m+n）／時間 -ZPA

Zt =kPA mPB

n atm

時間 =k(atm)^m(atm)ⁿck 的單位 ! (atm)^1-（m+n）／時間 影響

k

值的因素 ! 反應物本性、溶劑種類、溫度及催化劑.

2 反應級數與速率的關係：

反應級數愈大c表示反應速率受該成分濃度之影響愈大c但速率不一定愈快.

設

r

＝

k[A]

^mc若

[A]

＞

1

c

m

愈大c則

r

愈大 若 [A]＜1c

m 愈大c則 r 愈小

若 [A]＝1c

m 愈大c則 r 不變

若 m＝0c則 r 與濃度無關 3 速率方程式間的關係：

1 不論用何物來表示某反應速率方程式c

[

　

]

^m

[

　

]

ⁿ均相同c只有

k

值不一樣！

2 kA：kB：kC：kD＝a：b：c：dc即反應式之係數比.

在 1100 K 時c改變 H2、NO 之濃度c測定 下列反應 H2 的消失速率c結果如右表.

2H2(g)+2NO(g) → 2H2O(g)+N2(g)

回答上述反應的下列問題：

1 速率方程式為何？（以-Z[H2]

Zt 表示）

2 速率常數為何？

3 反應級數為何？

4 若氫氣、一氧化氮的初濃度分別為 4 M、5 M 時c氮的生成速率為何？

4

^速率定律 相關題型：單元練習　單5；非1

實驗 編號

反應物初濃度（M）

-Z[H2] Zt

（M/s）

H2 NO

1 1.00 6.00 1.8*10^-4 2 2.00 6.00 3.6*10^-4 3 3.00 6.00 5.4*10^-4 4 6.00 1.00 3.0*10^-5 5 6.00 2.00 1.2*10^-4 6 6.00 3.00 2.7*10^-4

1 -Z[H

2

]∕Zt=k[H

2

] [NO]

²

　2 5*10

^-6

（1/M

²

s）　3 3　4 2.5*10

^-4

M/s

 1 由實驗1、2知c當 [NO] 固定c反應速率和 [H

²

] 成正比 ! -Z[H

2

]∕Zt b [H

2

] 由實驗4、5知c當 [H

²

] 固定c反應速率和 [NO]

²

成正比 ! -Z[H

2

]∕Zt b [NO]

²

故-Z[H

2

]∕Zt b [H

2

] [NO]

²

! -Z[H

2

]∕Zt=k[H

2

] [NO]

²

2 代入實驗1數據c1.8*10

^-4

M/s=k*1 M*（6 M）

²

ck=5*10

^-6

（1/M

²

s）

3 1+2=3

4 -Z[H

2

]∕Zt=5*10

^-6

1/M

²

s*4 M*（5 M）

²

=5*10

^-4

M/s

Z[N

2

]∕Zt=（1∕2） （-Z[H

2

]∕Zt）=（1∕2）*5*10

^-4

=2.5*10

^-4

（M/s）

51

2-1 反應速率



₁

 若 2A(g)+B(g) → 3C(g)+2D(g) 之速率方程式為-Z[A]

Zt =k[A][B]c則-Z[B]

Zt 等 於下列哪一式子？

A k[A][B]　B k

2 [A][B]　C k[A]²[B]　D k[A]²[B]

1 2.

B



2

某反應的速率方程式為 r=k[A]^-1[B][C]².下列對於此反應的敘述c何者正確？

A為一級反應　B A 的濃度愈大c反應速率愈快　C B 的濃度愈大c反應速率 愈快　D C 濃度對反應速率的影響比 B 為大　E k 值與反應物的濃度有關.

CD

A(g)+3B(g) → 2D(g) 反應的速率方程式為 r=k[A][B]².在反應前c容器中有 2 mol A、

1 mol Bc當反應發生時c速率為 r1.回答下列問題：

1 若在反應前再加入 3 mol Bc並保持溫度與總壓不變c則反應速率為4　　　　r¹. 2 若在反應前再加入 3 mol Hec並保持溫度與總體積不變c則反應速率為4　　　　r¹.

5

^{濃度對反應速率的影響} 相關題型：單元練習　單9；多2

1 2　2 1

 1 總莫耳數變為 2+1+3

2+1 =2（倍）c而溫度、總壓不變c故容器體積變為 2 倍.

r r

1

= k（ 2

2V ）（ 4 2V ）

²

k（ 2

V ）（ 1 V ）

²

=2

2 He 不與 A、B 反應c而容器體積亦不變c即 A、B 的濃度不變c故反應速率不變.



1

已知 4HBr(g)+O2(g) → 2H2O(g)+2Br2(g) 的速率方程式為 r=kPHBrP_O2.在 400 nC 時c

容器內含 3 莫耳 HBr 及 1 莫耳 O2c測得總壓為 1 大氣壓c而反應發生時c速率 為 r1.溫度不變下c若在反應前又加入 8 莫耳 Hec測得總壓為 2 大氣壓c則反 應發生時c速率為 r1 的多少倍？

A 1　B 1

3　C 1

4　D 4 9.

D

零級反應、一級反應與二級反應

（配合翰版課本 P.53

～ P.56）

^備

P.85

^教

P.39

三

1 各級反應特性之比較：

零級反應 一級反應 二級反應

速率方程式 r=k[A]⁰ r=k[A]¹ r=k[A]² 速率-濃度

關係圖

- Z[B]

Zt =1

2（- Z[A]

Zt ）

=1

2（k[A][B]）=k 2 [A][B]

A -1+1+2=2c為二級反應.

B A 的級數為-1 次方c故 A 的濃度愈大c反應速率愈慢.

CD B 的濃度若變為兩倍c反應速率變為兩倍c而 C 的濃度變為兩倍c反應速率變為四倍.

E k 與濃度無關.

加入 He 前cHBr、O² 的分壓分別為 1* 3

3+1 大氣壓、1* 1

3+1 大氣壓.

加入 He 後cHBr、O² 的分壓分別為 2* 3

3+1+8 大氣壓、2* 1

3+1+8 大氣壓! r2

r1

= 6 12* 2

12 3 4*1

4

= 49

零級反應 一級反應 二級反應

濃度-時間 關係圖

1

2

特　色

等時間、等變化量

（等差）

時間 0 5 10 15 [A] 10 8 6 4

5

-2 5

-2 5

-2

等時間、等變化率

（等比）

時間 0 5 10 15 [A] 16 8 4 2

5

*1 2 *1

2 *1 2 5 5

1 時間差成等比，濃度成等 比

時間 0 2 6 14 [A] 20 10 5 2.5

2

*1 2 *1

2 *1 2 4 8

2 等時間，濃度的倒數成等 差

時間 0 2 4 6 1∕[A] 1∕20 1∕10 3∕20 1∕5

2

+1 20+1

20+1 20 2 2

半生期 t ¹

2

[A]0

2k

0.693 k

1 k[A]0

實　例

在金屬表面進行的反應通常為 零級反應

N2O(g) ―→ N2(g)+1 2 ^O2(g)

r=k[N2O]⁰

1 2H2O2(aq) → 2H2O(l)+O2(g) r=k[H2O2]

2 2N2O5(g) → 4NO2(g)+O2(g) r=k[N2O5]

3 SO2Cl2(l) → SO2(g)+Cl2(g) r=k[SO2Cl2]

4 核衰變反應

1 2NO2(g) → 2NO(g)+O2(g) r=k[NO2]²

2 2HI(g) → H2(g)+I2(g) r=[HI]²

3 NO(g)+O3(g) → NO2(g)+O2(g) r=k[NO][O3]

2 半生期與一級反應的計量：

1 半生期：反應物的量變為原來一半所需的時間c稱為半生期c以 t ¹

2 表示.

1 零級反應的半生期與初濃度成正比：t ¹

2= [A]0

2k 2 一級反應的半生期與反應物的濃度無關：t ¹

2=0.693 k 3 二級反應的半生期與反應物的初濃度成反比：t ¹

2= 1

k[A]0

在核衰變中c半生期又稱為「半衰期」.

2 一級反應計量：反應物原來的量為 N0（粒子數、莫耳數、濃度、壓力）c單 位時間 tc經過 T 時間後c反應物的量為 Nc則：

N＝N

0（剩餘率）

T

t

或 N＝N

0（1 2）

T t¹

2

Au

53

2-1 反應速率

3 半生期的應用 ! 推斷生物體存在年代

1 生物體中含有 ¹²C、¹³C 及微量的放射性同位素 ¹⁴Cc¹⁴C 的半生期為 5730 年.

2 當生物體死亡後c因不再攝取含碳物質c原有的 ¹⁴C 會衰變c含量逐漸降 低c因此c可根據死亡生物體內 ¹⁴C 的剩餘率c推斷其存在年代.

在定溫、定壓下cA^(g) 在容器內發生分解反應cA(g) 的 濃度變化與時間之關係如右表所示.回答下列問題：

1 本反應的反應級數為何？

2 本反應的半生期為多少分？

3 在 150 分時cA 的濃度為多少 M？

6

由濃度與時間的關係判斷反應的級數 相關題型：單元練習　單6

時間（分） 0 30 60 90 [A]（M） 20 10 5 2.5

1 1　2 30　3 0.625

 12 每隔 30 分cA 的濃度變為一半c故為一級反應c而半生期即為 30 分.

3 120 分時cA 的濃度為（1/2）*2.5 M＝1.25 M；150 分時cA 的濃度為（1/2）*（1/2）*2.5 M=0.625 M.

1

 笑氣在金粉上熱分解的反應為 N2O(g)

Au N2(g)+1

2 O2(g).在定溫、定壓下c取 0.1 M 笑氣做分解實驗c所得數據如下表所示.該反應的反應級數、速率常數分 別為何？

時間（min） 0 20 40 60 [N2O]（M） 0.1 0.08 0.06 0.04

零級c0.001 M/min

已知 N2O5(g) → 2NO2(g)+1

2 O2(g) 為一級反應c若在定溫的密閉容器中置入 100 mmHg N2O5c經過 120 分後c測得該容器內氣體的總壓增為 154 mmHgc則 N2O5 每小時的分 解百分率為何？

7

一級反應的特性（進階） 相關題型：單元練習　非2

20％

     N

2

O

5(g)

→ 2NO

2(g)

+ （1/2）O

2(g)

初始 100 0 0 反應 -x +2x + （1/2）x 平衡 100-x 2x （1/2）x

∴x=36 mmHgcN

2

O

5

的分壓為 100-36=64（mmHg）

0 分時cN

2

O

5

的分壓為 100 mmHgc因為該反應為一級反 應c可推得在 60 分時cN

2

O

5

的分壓為 80 mmHg

時間（分） 0 60 120

N

2

O

5

分壓（mmHg） 100 80 64

故 N

2

O

5

每小時的分解百分率為 100-80

100 *100％=20％

*0.8 *0.8 在 120 分時c總壓=（100-x）

+2x+（1/2）x=154（mmHg）

1

化合物 A 之水解反應c其實驗數據如下：

當 90％ 的 A 水解時c其反應速率變為最 初速率的多少倍？

0.1

每隔 20 分cN2O 分解 0.02 Mc故為零級反應.

r=k= （0.1-0.08）M

（20-0）min =0.001 M/min

時間（分） 0 1 3 6 A 之濃度（M） 10.0 8.0 5.12 2.62

時間（分） 0 1 2 3 4 5 6 化合物之濃度（M） 10.0 8.0 6.4 5.12 4.1 3.28 2.62

*0.8 *0.8 *0.8 *0.8 *0.8 *0.8

等時間、等變化率c為一級反應c即 r=k[A].

當 A 有 90％ 水解時cA 的濃度變為最初之 0.1 倍c故反應速率亦變為 0.1 倍.

放射性物質每秒衰變的次數稱為「活性」c單位為貝克（Bq）c放射性物質濃度的 比值可以活性的比值表示.某古物所含 ¹⁴C 的活性為 0.0633 Bqc而目前 ¹⁴C 的活性為 0.253 Bqc已知 ¹⁴C 的半生期為 5730 年c該古物的存在年代距今多少年？

8

^核衰變

11460

 N=N

0

（ 1 2 ）

T t ¹

2

! N

N

0

=（ 1 2 ）

T

5730

c 0.0633 0.253 = 1

4 =（ 1 2 ）

T

5730

　∴T=11460 年

1

日本福島核電廠以鈾-235 為燃料棒的原料c含極少數劇毒的鈽-239c兩者在分 裂的過程中均會產生碘-131 及其他有害的放射性元素.科學家認為c這類核廢 料的放射性活性會在二十個半生期後降至安全值.已知碘-131 的半生期為 8 天c 則至少需多少天c碘-131 的活性才會降至安全值以下？

160

反應機構

^{（補充課程）}

四

1 意義：

反應發生的步驟c稱為反應機構.許多化學反應是分成幾步較簡單的反應 而逐步完成.

2 範例：

2A → B+C 反應分成兩步完成c 反應機構如右圖.

說明：

1 速率決定步驟：

1 速率最慢的反應稱為速率決定步 驟c又稱為瓶頸反應.

2 瓶頸反應的速率決定了整體反應

速率c亦即c整體反應的速率就是瓶頸反應的速率.

3 在速率決定步驟中，反應的級數就是係數 !

在此例中 r＝K[A][E]

對一步完成的反應而言c本身就是瓶頸反應c故反應的級數就是 係數.

2 全反應：將反應機構中的反應式相加c可得全反應.

A+E → B+D

 +） A+D → E+C 2A → B+C 3 中間物及催化劑

　中間物 ! D： 在某步驟生成c但在其後的步驟又反應而消失c且不出現在 全反應式中的物質.

135

催化劑 ! E： 在某步驟參與反應而消失c但在其後步驟又生成c且不出現 在全反應式中的物質.

4 在反應機構的每個步驟中c通常為兩個分子的碰撞反應c因為三分子、四分子 碰撞的機率太小.

8*20=160（天）

55

2-1 反應速率

某反應分三步驟完成c其反應機構如下：

A+B → 2D （慢）；D+E → C （快）；A+D → C+E （快）

回答下列問題：

1 寫出該反應的反應式.

2 寫出速率決定步驟的速率方程式.

3 中間物與催化劑分別為何？

9

^反應機構 相關題型：單元練習　非2

1 2A+B → 3C　2 r=[A][B]　3 D、E 1 A+B → 2D

D+E → C + ） A+D → C+E

2A+B → 2C

2 最慢的反應為速率決定步驟c即第一步c而係數即反應的級數c故 r=[A][B].

3 中間物：先生成c後消失c即 D.催化劑：先消失c後生成c即 E.

1

已知 2A(g) → B(g)+C(g) 反應為一步驟完成.寫出該反應的速率方程式.

r=k[A]

² 對於一步驟完成的反應而言c本身就是

瓶頸反應c故反應的級數就是其係數.

2-1 反應速率

一、單一選擇題

（

A

）1 右列反應 2A(aq) → 3B(aq)+4C(aq) 的速率比-Z[A]

Zt ：Z[B]

Zt ：Z[C]

Zt 為何？

A 2：3：4　B 4：3：2　C 6：4：3　D 3：4：6.

（

D

）2 在 27 nC 時c2 升的密閉容器中含有 5 莫耳乙烷及足量的氧氣.點火後c乙 烷完全燃燒費時 10 秒.二氧化碳的生成速率為多少 M/s？

A 2.5　B 2.0　C 1.0　D 0.5.

（

B

）3 在一密閉容器內進行右列反應：2NO(g)+Cl2(g) → 2NOCl(g).若 NO(g) 每分鐘減 少 5.0 atmc則容器中總壓之變化速率為多少 atm/min？　

A減少 5.0　B減少 2.5　C增加 15　D增加 10.

（

B

）4 在下列氣相的反應中c由速率方程式判斷c何項不會因容器體積改變c而使 反應速率改變？

A r=k[A]²[B]　B r=k[A]^-1[B]　C r=k[A][B]²　D r=k[A]^-2[B]⁰.

（

B

）5 在定溫下c當某一反應之反應速率降低至其初速率的四分之一時c反應物濃 度恰等於初濃度之一半c此反應之反應級數應為何？

A 1　B 2　C 3　D 4.

1 速率比=係數比 2 C2H6(g) 2CO2(g)c二氧化碳的生成速率為乙烷消耗速率的兩倍c即 2*（5/2）M

10 s =0.5 M/s.

3 消耗 5 atm NO 時cCl2 減少 2.5 atmc產 生 5 atm NOClc故總壓減少 2.5 atm.

4 找總級數為零者.

5 1 4=（1

2）^m　∴m=2

（

C

）6 化合物 A 的分解為一級反應.已知反應 50 秒時cA 的莫耳數減少 40％c則 由開始到 100 秒時cA 的分解百分率為何？

A 100％　B 75％　C 64％　D 40％.

（

A

）7 HI 在催化劑 Au 表面分解為 H2 與 I2 的反應為零級反應.已知此反應在 150 nC 下之速率常數為 1.2*10^-4 M/minc若 HI 之初始濃度為 0.01 Mc則在反應一 小時後cHI 之濃度變為多少 M？

A 0.0028　B 0.0036　C 0.0072　D 0.0080.

（

D

）8 笑氣的分解反應為零級反應：N2O(g) ―→ N2(g)+1

2 O2(g).定溫下c笑氣初濃度 為 1 Mc10 分時c混合氣體濃度為 1.1 M.20 分時c笑氣的濃度為多少 M？

A 0.9　B 0.8　C 0.7　D 0.6.

（

D

）9 右列反應 A(g)+2B(g) → C(g)+D(g) 的速率方程式為 r=kPAPB

2.若 PA=0.6 atm、

PB=0.8 atm 時之反應速率為 r1c則當反應到總壓為 1.2 atm 時c速率為 r1 的 多少倍？

A 1

48　B 1

24　C 9

16　D 1 6.

（

B

）0 有關全反應為 A+B+C+D → ABCD 的下列可能反應機構中c何者可能性最 小？ 0 B 四種粒子同時碰撞而反應的機率最小.

A A+B → ABcAB+C → ABCcABC+D → ABCD　B A+B+C+D → ABCD　C A+B → ABcC+D → CDcAB+CD → ABC　D A+B+C → ABCcABC+D → ABCD.

（

A

）q 已知：2A(g)+B(g) → C(g) 反應為一步驟完成.今某學生於 1 L 容器內c放入 3 mol A、2 mol B.當 [C] 到達 1.0 M 時c此時反應速率為原始初速率的若干 倍？

A 1

18　B 18　C 9　D 1

9 　E 1 10. 二、多重選擇題

（

AB C

）1 將反應物 A 和 B 各 0.04 M 置於一密閉容器中c使其 反應生成 Cc反應過程中各物質濃度隨時間的變化如 右圖所示.下列有關此反應之敘述何者正確？

A此反應可表示為 A+3B → 2C　B當 B 和 C 的濃度 相同時cA 的濃度約為 0.032 M　C此反應初速率的

絕對值大小順序為 B>C>A　D此反應之總級數為 4 級　E在圖中 B 和 C 的交點處cB 的消耗速率與 C 的形成速率相同.^{（解析見解答本）}

（AB）2 已知反應 2A(g)+B(g) → 3C(g) 的速率方程式為 r=k[A]cC 的產量為 3 莫耳.下 列有關此反應的敘述何者正確？

A為一級反應　B反應速率與 B(g) 的濃度無關　C此反應不需 B(g) 也可發生 D容器體積壓縮為一半時c速率也變為原來的一半　E未反應前c若將容器 體積壓縮為一半c完全反應後c產生 6 莫耳 C(g).

7 -Z[HI]

Zt =k ! （0.01-x）M

60 min =1.2*10^-4 M/min ! x=0.0028 M 8 N2O(g) ―→ N2(g)+1

2 O2(g)

1-x x 1 2 x

Au 10 分時c混合氣體的濃度為（1-x）+x+1

2 x=1.1 ! x=0.2 M

亦即每 10 分鐘c笑氣的濃度減少 0.2 Mc故 20 分時c笑氣的濃 度為 1-0.2*2=0.6（M）

Au

9 A(g)+2B(g)→C(g)+D(g)

0.6-x 0.8-2x x x

總壓=（0.6-x）+（0.8-2x）+x+x=1.2cx=0.2（atm）

A、B 的分壓分別為（0.6-0.2）atm、（0.8-2*0.2）atm 故速率變為 0.4

0.6*（0.4 0.8）²=1

6（倍）

1 A 由 0 分至 20 分時c各物濃度變化分別為 A：0.03-0.04=-0.01；B：0.01-0.04=-0.03；

C：0.02-0.00=0.02.而濃度變化比就是反應式的係數比c故反應式為 A+3B → 2C.

二、

B A + 3B → 2C 0.04-x 0.04-3x +2x

依題意 [B]=[C]c0.04-3x=2x ! x=0.008c 所以 [A]=0.04-x=0.04-0.008=0.032（M） C 圖形斜率愈大者c表示其單位時間內濃度的變

化較大c亦即反應速率較快c所以反應初速率 的絕對值大小順序為 B>C>A.

D 無法確定c必須由實驗求得. E 乃濃度相同.

2 C A、B 為反應物c缺一不可.D A 的濃度變為 2 倍c故速率亦變為 2 倍.

 E反應速率與產量無關c故產生 C(g) 的莫耳數是原來的 1 倍.

q 一步完成的反應c係數就是級數c故 r=[A]²[B].

2A(g) + B(g) → C(g)

起始 3 M 2 M 0 反應 -2 M -1 M +1 M 剩餘 1 M 1 M 1 M 所以反應速率變為（1

3）²（1 2）=1

18（倍）

在 0 ～ 100 秒間cA 的分解百分率為

（n-0.36n）／n *100％=64％

6 一級反應：等時間、等變化率.

時間（秒） 0 50 100 A 的莫耳數 n 0.6n 0.6n*0.6=0.36n

57

2-1 反應速率

三、非選擇題

1 A(g)+2B(g) → B2(g)+1

2 A2(g) 反應之實驗數據如下表所示c該表中之時間均為 A 濃度減少 0.008 M 所需之時間：

回答下列問題：（解析見解答本）

1 該反應的速率方程式為何？

2 速率常數為何？

實驗次數 [A]（mol/L） [B]（mol/L） 時間（s）

1 0.04 0.08 40 2 0.04 0.04 80 3 0.01 0.08 160

4 0.02 0.08 X

3 表中的 X 值為何？

 1 - Z[A]

Zt =k[A][B]　2 6.25*10

^-2

（1/M s）　3 80

2 已知 AB(g) 之分解反應式為 2AB(g) → A2(g)+2B(g)c其速率方程式為-ZPAB

Zt =kPAB.

 定溫下c將定量的 AB(g) 置於一密閉容器中c初壓為 20 mmHgc25 秒後總壓變為 25 mmHgc則 50 秒後的總壓為4　

27.5　mmHg.

^{（解析見解答本）}

3 在反應 2A(g)+B(g)+C(g) → 2D(g)+F(g) 中c分別測得反應物初濃度對產物 D 之生成速率 關係圖c下圖中縱軸代表 D 的生成速率c橫軸代表濃度.

[B] 與 [C] 一定

圖a 圖s 圖d

[A] 與 [C] 一定 [A] 與 [B] 一定

回答下列問題：

1 寫出速率方程式.

2 當 [A]=1.0 M、[B]=2.0 M、[C]=4.0 M 時cD 的生成速率是當 [A]=2.0 M、

[B]=4.0 M、[C]=3.0 M 時的多少倍？

 1 r=k[A]

²

[C]　2 1 3

J 鋁粉與過氯酸銨的混合物可用為太空梭火箭推進器的燃料c 其反應式為：3Al(s)+3NH4ClO4(s) → Al2O3(s)+AlCl3(s)+3NO(g)

+6H2O(g)+2677 kJ.將鋁粉與過氯酸銨各 1.0 molc放入一個 體積為 1.0 L、溫度為 400 K 的定體積恆溫反應槽內反應c並 測量槽內氣體總壓隨時間的變化c得兩者的關係如右圖（假 設其氣體為理想氣體）.根據右圖c回答下列問題：

1 求鋁粉之消耗速率（mol/min）.

2 計算鋁粉在 5 min 內的消耗量（mol）.

3 此反應在 5 min 內放出多少熱量（kJ）？ 【94 指考修改】

  1 7.62*10

^-4

　2 3.81*10

^-3

　3 3.40

3 1 由1圖知c[A] 變 2 倍c速率變 4 倍c即 r b [A]² 由2圖知c[B] 與速率無關.

由3圖知c[C] 變 2 倍c速率變 2 倍c即 r b [C]c 所以 r=Z[D]

Zt =k[A]²[C]

2 （1）²（4）

（2）²（3） =1 3

2 7.62*10^-4 mol/min*5 min=3.81*10^-3 mol 3 2677 kJ

3 mol *3.81*10^-3 mol=3.40 kJ J1 8 min 時c總壓為 0.6 atmcNO+H2O 莫耳數 n=PV

RT= 0.6*1.0 0.082*400 =0.0183cNO 有 0.0183* 3

3+6=0.0061（mol）

 故 rAl(s)=rNO(g)=0.0061 mol

8 min =7.62*10^-4 mol/min

1 內容：反應物的粒子必須互相碰撞才可能發生化學反應.

2 重點：

1 化學反應為何發生.

2 如何進行.

3 反應物如何變成產物.

4 能量如何變化.

有效碰撞

（配合翰版課本 P.57、

P.58）

一

1 意義：

1 反應物粒子互相碰撞並不一定就能發生反應c能發生反應的碰撞稱為有效碰撞c 即使碰撞也沒發生反應的稱為無效碰撞.

2 單位時間內，有效碰撞的次數愈多，反應速率愈快.

2 條件 ! 須同時滿足

1 碰撞粒子的能量要超越低限能.

1 低限能：能使反應發生所需最低的動能c稱為低限能c詳見重點二.

2 碰撞粒子的動能必須超越低限能c才可能產生有效的碰撞.

2 碰撞的位向要正確.即使碰撞粒子的動能已超越低限能c倘若碰撞位向不正確c 亦不能發生反應.

NH3(g)+HCl(g) → NH4Cl(s) 的反應c圖1才是正確的碰撞位向.

圖1 圖2 圖3

下列關於碰撞學說的敘述c何者正確？

A反應物粒子必須互相碰撞才可能發生化學反應　B反應物粒子間的碰撞c大部分為 有效的碰撞　C只要反應物粒子的動能超過低限能c就能產生有效的碰撞　D只要粒 子間的碰撞位向是正確的c反應就能發生　E粒子間若產生有效的碰撞c反應就能發 生.

1

^有效碰撞 相關題型：單元練習　單4

AE

 B 不一定c要看是何種反應.

CD 碰撞粒子的動能必須超越低限能c並且碰撞位向是正確的c這種碰撞才是有效的c反應才可能 發生.

2-2 _碰撞理論

59

2-2 碰撞理論

1

 下列哪一個因素不會影響單位時間內反應物的有效碰撞次數？

A反應物的動能　B碰撞的方位　C反應物的粒子數　D反應熱.

D

2

 參考下列反應及其反應粒子碰撞示意圖：

2BrNO(g) → 2NO(g)+Br2(g)

! !

其反應過程中有效的碰撞位向c最可能為下列何者？

A 　B 　C

C

粒子動能分布曲線圖與反應位能圖

（配合翰版課本 P.58 ～ P.60）

二

1 粒子動能分布曲線圖：

1 將粒子數與其所對應的能量作圖c其圖形稱為粒子動能分布曲線圖.

2 若超越低限能（Ea）的分子數愈多c則有效碰撞的頻率愈大c反應速率愈快.

▲粒子動能分布曲線圖

2 反應位能圖：

動能愈大（超越低限能）、碰撞位向正確、粒子 數愈多（濃度愈大）c則單位時間內反應物的有 效碰撞次數愈多c反應速率愈快.

Br 撞在一起才可能結合c而 NO 間則要避免碰撞c故選C.

1 活化複合體：

1 當反應粒子發生有效碰撞瞬間c會生成一種高位能、極不穩定的物質c稱 為活化複合體.在此時c某些舊鍵要斷裂c而新鍵將要生成.

2 活化複合體是一種不穩定的物質c不是立刻變成產物c就是又變回原先的 反應物.

：分兩步驟完成的反應c有兩個活化複合體.

2 活化能（Ea）：

1 定義：

1 正反應活化能：活化複合體與反應物的位能差c即一般所謂的活化能

（Ea）.

2 逆反應活化能：活化複合體與產物的位能差.

活化能的大小與反應物的本性有關.

2 意義： 為發生有效碰撞的粒子必須克服的能量障礙.當碰撞粒子的動能超 越低限能時c才能克服活化能的障礙而形成活化複合體.亦即c活 化能的大小與低限能相等.

1 無法得知活化複合體、反應物及產物的真正能量c只能得知三者之間的 相對大小.

2 活化能愈小的反應c速率常數愈大c反應速率愈快；速率常數愈小c活 化能愈大的反應c反應速率愈慢.

一般所謂的活化能是指正反應活化能.

3 由活化能求反應熱（ZH）：

ZH ＝產物熱含量－反應物熱含量

＝正反應活化能（

E

af）－逆反應活化能（

E

ar）

位能不等於熱含量c但在高中階段c兩者可視為相等.

重要觀念

1 反應熱與溫度有關c活化能與溫度無關（溫度變化不大時）.

2

可由活化能求反應熱c但反應熱與活化能無關.

3

不可以由反應熱判斷反應能否自然發生及反應速率快慢.

61

2-2 碰撞理論

3 實例：CO 與 NO2 反應c生成 CO2、NOc其活化複合體及反應位能圖如下所示.

CO(g)+NO2(g) → → CO2(g)+NO(g)

下列熱化學反應式的反應過程c可以右圖表示.

1

2 H2(g)+1

2 I2(g) → HI(g)+2.0 千卡.問：

1 上式的反應熱相當於右圖 A、B、C 中之何者？

2 此反應的活化能為 20 千卡∕莫耳c若反應沿逆反應 HI → 1

2 H2+1

2 I2 進行時c其活化能應為多少千卡∕莫耳？

3 逆反應的反應熱應為多少千卡∕莫耳？

4 在圖中所示的正反應和逆反應c何者較容易進行？

2

^{反應位能圖} 相關題型：單元練習　單6；非　【日大】

1 B　2 22　3 2　41

 2 ZH=正反應活化能（E

af

）-逆反應活化能（E

ar

）

  -2=20-E

ar

cE

ar

=22（千卡∕莫耳）

3 沿逆反應進行時c反應熱異號.

4 1之活化能較小c反應速率較快.

1

 已知 2A+B → 3C 之活化能為 20 kcalc而 ZH=-30 kcal.下列有關此反應之 敘述c何者正確？

A正反應較逆反應容易進行　B逆反應之活化能為-10 kcal　C只要提供 20 kcal 之熱量c反應就可發生　D活化複合體之能量為 20 kcal　E產物之熱含量 較反應物低 20 kcal.

A

類題 1 AB ZH=正反應活化能（Eaf）-逆反應活化能（Ear）

 -30=20-EarcEar=50（kcal）

即正反應之活化能較小c故正反應較易進行.

C 不能由反應熱判斷反應能否發生.

D 只能知活化複合體與反應物的位能差為 20 kcal.

E 低 30 kcal.

下列四個圖表示四種不同的反應c在同溫時c其粒子動能的分布也相等c可是每一反 應所需低限能（Ea）不同.哪一個反應最快？

A 　B 　C 　D

3

^{粒子動能分布曲線} 相關題型：單元練習　單8

A

 低限能愈小者c超越低限能的粒子愈多c單位時間內的有效碰撞次數愈多c故反應速率愈快.

1

 下列有關粒子動能分布曲線的敘述c何者正確？

A粒子的動能小於低限能　B低限能小於平均動能　C低限能位於曲線的最高 點　D小於低限能的粒子c僅有少數可產生有效的碰撞　E超越低限能的粒子 愈多c反應速率愈快.

E

2-2 　碰撞理論

一、單一選擇題

（

B

）1 在 NH3(g)+HCl(g) → NH4Cl(s) 之反應中c何者為正確的碰撞位向？

A 　B 　C 　D

（

B

）2 在 CO(g)+NO2(g) → CO2(g)+NO(g) 的反應中c何者為正確的碰撞位向？

A 　B 　C 　D

（

D

）3 下列對於右列反應 A → B+20 kJ 的敘述c何者正確？

A為一級反應　B活化複合體的位能為 20 kJ　C正反應活化能必大於 20 kJ D逆反應活化能必大於 20 kJ.

（

C

）4 下列有關化學反應的敘述c何者正確？

A化學反應發生時必放出熱量　B氫與氧只要混合就會發生反應　C反應的 粒子雖具有足夠的能量c但碰撞時不一定發生反應　D氨與氯化氫很容易反 應c故所有的碰撞均能發生反應.

（

A

）5 下列反應中c何者的逆反應速率最快？

A正反應為 5 kcal/mol 之吸熱反應c活化能為 10 kcal/mol　B正反應為 10 kcal/mol 之放熱反應c活化能為 5 kcal/mol　C正反應為 5 kcal/mol 之放熱反 應c活化能為 5 kcal/mol　D正反應為 10 kcal/mol 之放熱反應c活化能為 10 kcal/mol.

B低限能可能大於平均動能.C多在曲線最高 點的右側或左側.D無法產生有效的碰撞.

1 HCl 之 H 要碰撞到 NH3 之 N.

2 CO 之 C 要碰撞到 NO2 之 O.

3 A要由實驗判斷.B無法得知真正的值.CD ZH=正反 應活化能（Eaf）-逆反應活化能（Ear）! -20=Eaf-Earc

Ear=Eaf+20c因為 Eaf 必大於 0c故 Ear 必大於 20 kJ.

4 A 亦可能為吸熱.

B 高溫或高壓下才能反應.

C 碰撞位向也要正確.

D 不是每個碰撞都是有效的.

5 逆反應活化能最小者c逆反應的速率愈快.ZH=Eaf-EarcEar=Eaf-ZH.A Ear=10-5=5

（kcal/mol）.B Ear=5-（-10）=15（kcal/mol）.C Ear=5-（-5）=10（kcal/mol）.

D Ear=10-（-10）=20（kcal/mol）.

63

2-2 碰撞理論

（

A

）6 右圖是 CO+NO2_ CO²+NO 反應的位能圖.

 下列有關此反應的敘述c何者正確？

A要生成活化複合體c碰撞的粒子最少需具有 134 kJ/mol 的動能　B為吸熱反應　C CO 及 NO2 碰撞能量達 134 kJ/molc即可產生 CO2 及 NO　D CO 及 NO2 碰撞能量達 234 kJ/molc即 可產生 CO2 及 NO.

（

C

）7 在常溫、常壓下c將 2 莫耳氫氣和 1 莫耳氧氣混合c並無化學反應發生c其 主要原因為何？

A反應熱為吸熱　B反應物濃度太低　C反應活化能太高　D壓力太低.

 【日大】

（

E

）8 下列有一圖為磷自燃的反應位能圖c則何者最有可能是碳燃燒的反應位能 圖？

A 　B 　C 　D 　E

（

A

）9 設反應 C2H4(g)+H2(g) → C2H6(g) 中cC2H4(g)、H^2(g) 及 C2H6(g) 的莫耳燃燒熱分別 為 a、b 及 c 千焦c又其正反應的活化能為 d 千焦∕莫耳c則其逆反應的活化 能為多少千焦∕莫耳？

A（c+d）-（a+b）　B（d-c）+（a+b）　C（a+b）-（c-d）　

D（d-c）+（a-b）.

二、多重選擇題

（

AB E

）1 下列有關「碰撞理論」的敘述c何者正確？

A反應物粒子須有足夠能量及正確碰撞位向才能使反應發生　B活化能較大 的反應c其反應速率較慢　C活化能恆小於其反應熱　D大部分反應物粒子 的能量大於低限能　E反應粒子的有效碰撞頻率愈大c則反應的速率亦愈 快.

（

BE

）2 下列有關活化能與低限能的敘述c何者正確？

A活化能是動能c低限能是位能　B活化能愈小c低限能也愈小　C活化能 愈大c反應熱也愈大　D活化能與低限能等值異號　E活化能的大小決定於 反應物質的本性.

三、非選擇題

J某反應位能圖如右圖所示.回答下列各題：（以代號作答）

1 4　

1

　是產物的位能.

2 4　

3 　是正反應的活化能.

3 4　

2

　是反應熱.

4 4　

6 　是反應物的位能.

5 4　

4

　是逆反應的活化能.

6 A活化能即低限能c碰撞粒子的動能必須超過低限能c即 134 kJ/mol.

B為放熱反應.CD碰撞位向也要正確才行.

7 C 因為活化能太高c故反應速率很慢.

8 燃燒反應為放熱反應c磷的活化能低c故常溫下能自燃c其反應位 能圖為D.相對而言c碳須點火才能燃燒c活化能大c故選E.

9 ZH=（a+b）-c=d-Ear

Ear=（c+d）-（a+b）

1 CD 不一定.

2 A 一般而言c活化能是位能c低限能是動能.

BCD 在一般溫度下c活化能與低限能的大小相等；活化能與反應熱無關.

r=k * [反應物]^m *接觸面積

↓ ↓ ↓

1反應物本質 2溫度

3催化劑

4濃度（壓力） 5不勻相反應

反應物的本質

（配合翰版課本 P.61、

P.62）

一

1

速率與反應物的本質有關：例如鋅及鉛分別與鹽酸反應.

▲鋅及鉛與鹽酸反應產生氫氣

2

說明： 多數的化學反應涉及鍵的生成與破壞c而鍵的特性取決於物質的本性c故 反應速率與反應物的本質有關.

3

_{鍵的影響：}

1 鍵的破壞或生成較少者c反應較快：

速　率 種　類 實　例 說　明

1 中和 H⁺(aq)+OH^-(aq) → H2O(l) 約 10^-7 秒就完成

2 錯離子 Ag⁺(aq)+2NH3(aq) → Ag(NH3)2

+ (aq)

較中和慢c因為 NH3 為 電中性

3 沉澱 Ag⁺(aq)+Cl^-(aq) → AgCl(s)

涉及結晶排列c需多些時 間

4 僅涉及電 子轉移的 氧化還原

Ce⁴⁺(aq)+Fe²⁺(aq) → Ce³⁺(aq)+Fe³⁺(aq) 相同電荷間有排斥力 5 2Fe³⁺(aq)+Sn²⁺(aq) → 2Fe²⁺(aq)+Sn⁴⁺(aq) 三粒子碰撞的機率較小 6 Cu(s)+2Ag⁺(aq) → Cu²⁺(aq)+2Ag(s) 不勻相反應

為參考資料c詳見高三課程.

2-3 _{影響反應速率的因素}

65

2-3 影響反應速率的因素

2 鍵破壞或生成較多者c反應較慢：

速　率 種　類 實　例 說　明

7 氧化 還原

5Fe²⁺(aq)+MnO4 -

(aq)+8H⁺(aq) → 5Fe³⁺(aq)+Mn²⁺(aq)+

4H2O(l)

涉及鍵的破 壞、生成 8 5C2O4

2-

(aq)+2MnO4 -

(aq)+16H⁺(aq) → 10CO2(g)+

2Mn²⁺(aq)+8H2O(l)

鍵的破壞、

生成較多 9 有機 CH3COOH(l)+C2H5OH(l) → CH3COOC2H5(l)+H2O(l) 常需催化劑

10 燃燒

H2(g)+1

2 O2(g) → H2O(l) ... 未點火前幾乎無反應 例外：P4(s)+5O2(g) → P4O10(s) ... 可自燃

　　　NO(g)+1

2 O2(g) → NO2(g) ... 非燃燒c且速率快

涉及的鍵數 改變多且鍵 能大

4

活性的影響：反應物活性愈大者c反應愈快.

1 F2>Cl2>Br2>I2

2 O3>O2

3 強酸>弱酸c強鹼>弱鹼

1

H2(g)+F2(g) → 2HF(g) ... 在室溫下反應速率極快c 易爆炸

（活性 F2>Cl2） 12345 H^2(g)+Cl2(g) → 2HCl(g) ...較慢

2

K(s)+H2O(l) → KOH(aq)+1

2 H2(g) ...較快

（活性 K>Na）

　 12345Na(s)+H2O(l) → NaOH(aq)+1

2 H2(g) ...較慢 3

NO(g)+O3(g) → NO2(g)+O2(g) ...較快

（活性 O3>O2） 　 12345NO(g)+1

2 O2(g) → NO2(g) ...較慢

4 Zn(s)+2HCl(aq) → ZnCl2(aq)+H2(g) ...較快　　　　 　 12345Zn(s)+2CH3COOH(aq) → Zn(CH3COO)2(aq)+H2(g) ..較慢

同濃度

（酸性 HCl>CH3COOH）

在室溫下c下列哪些反應速率為甲>乙？

選　項 甲 乙

A 2CO(g)+O2(g) → 2CO2(g) 2NO(g)+O2(g) → 2NO2(g)

B Zn(s)+2HCl(aq) → ZnCl2(aq)+H2(g)

Zn(s)+2CH3COOH(aq) → Zn(CH3COO)2(aq)+H2(g)

C H2(g)+Br2(g) → 2HBr(g) H2(g)+F2(g) → 2HF(g)

D HCl(aq)+NaOH(aq) → NaCl(aq)+H2O(l) AgNO3(aq)+NaCl(aq) → AgCl(s)+NaNO3(aq)

E CH3COOH(l)+C2H5OH(l) → CH3COOC2H5(l)+H2O(l)

CH3COOH(aq)+NaOH(aq) → CH3COONa(aq)+H2O(l)

1

^{反應速率的比較}

BD

 A甲為燃燒反應c在室溫下不發生.B酸性：HCl

(aq)

>CH

3

COOH

(aq)

.C 活性：F

2(g)

>Br

2(g)

.D甲為中和c

乙為沉澱反應.E甲為酯化c乙為中和反應.

1

 在室溫下c下列四種反應c何者進行得最快？

A 5C2O4 2-

(aq)+2MnO4 -

(aq)+16H⁺(aq) → 10CO2(g)+2Mn²⁺(aq)+8H2O(l)

B 2Fe³⁺(aq)+Sn²⁺(aq) → 2Fe²⁺(aq)+Sn⁴⁺(aq)　C Ag⁺(aq)+Cl^-(aq) → AgCl(s)

D H2(g)+1

2 O2(g) → H2O(l).

C

濃度與接觸面積

（配合翰版課本 P.62 ～ P.64）

二

1 勻相反應與不勻相反應：

分 類 勻相反應 不勻相反應

定 義 反應物能混合成單一相c沒有界面 反應物不能混合成單一相c形成界面

實 例

1 所有氣態反應：

NH3(g)+HCl(g) → NH4Cl(s)

2 酸、鹼溶液的中和反應：

H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq) → BaSO4(s)+2H2O(l)

1 Zn(s)+2HCl(aq) → ZnCl2(aq)+H2(g)

2 C(s)+O2(g) → CO2(g)

速 率 與反應物的濃度某次方成正比 r=k*[反應物]^m

與反應物的濃度某次方、接觸面積成 正比

r

=

k

*

[

反應物

]

^m*接觸面積

勻相反應、不勻相反應的判斷c只看反應物能否均勻混合c不用考慮產 物的狀態.

C沉澱>B電子轉移>A涉及鍵的生成與破壞的電子轉移>D燃燒

67

2-3 影響反應速率的因素

2 濃度：

1 一般而言c反應物濃度愈濃c粒子碰撞頻率增加c故有效碰撞頻率增加c反應 速率愈快.

2 增加反應物濃度的方法：

　液相中　溶劑一定下c增加溶質的量 　　　　 135 溶質一定下c減少溶劑的量

12345氣相中　定容下c增加反應氣體的量

　　　　 135 減少容器體積

3 接觸面積：

1 在不勻相反應中c反應速率與反應物的濃度、接觸面積成正比.

1 濃度愈大c速率愈快.

▲大理石與濃鹽酸反應 ▲大理石與稀鹽酸反應

2 接觸面積愈大c速率愈快.

▲大理石顆粒與鹽酸反應

▲大理石粉末與鹽酸反應

2 在不勻相反應中c反應只發生在反應物間的界面上c故若界面的接觸面積愈 大c碰撞次數愈多c反應速率愈快.

3 增加接觸面積的方法：

1 攪拌：糖溶於水c攪拌可使其早一點達到飽和.

2 使反應物變成更小顆粒：

1 設原反應物（固體）邊長 1 cmc則表面積=6*1²=6（cm²） 2 若將反應物切成原邊長的 1

n cmc則 小立方體顆粒體積=（1

n）³ cm³ 小立方體顆粒數= 1

（1 n）³

=n³ 個

邊長 變為 1

2

大塊固體 分割成八小塊固體（有更 多的表面暴露出來）

總表面積=6*（1

n）²*n³ cm²=6n cm² 表面積變為

6n

6

＝n 倍 反應速率增為 n 倍

4 實例：

1 麵粉不易燃燒c但若將麵粉撒於空中c使其與 O2 接觸面積變大時c則一點 火就可能爆炸c此為塵爆.

2 煤礦坑內若含大量粉塵c不慎引燃c亦會造成塵爆.

下列反應 2A(g)+B(g) → 3C(g) 之速率方程式為 r=kPAPB.將等莫耳之 A、B 混合時c反 應速率為 r1c在同溫、同壓下c將 A、B 莫耳數比改為 2：1 時c則反應速率變為 r¹ 的 多少倍？

A 3　B 1

3　C 2

9　D 8 9.

2

^{勻相的反應速率} 相關題型：單元練習　單7

D

 分壓與莫耳數成正比： r

2

r

1

=

（ 2 3 P）（ 1

3 P）

（ 1 2 P）（ 1

2 P）

= 8

9 J r

2

= 8 9 r

1

1

 下列反應 2CO(g)+O2(g) → 2CO2(g) 之速率方程式為 r=k[CO]²[O2].在定溫下c將 反應氣體之體積壓縮至原來的 1

2 時c反應速率變為未壓縮前的多少倍？

8

已知鋅與鹽酸反應的速率與鹽酸濃度的平方成正比c亦與鋅的表面積成正比.若將鹽 酸濃度由 1.0 M 變為 0.5 Mc且將邊長 2 公分正立方體之鋅塊切成邊長 1 公分之正立 方體c回答下列問題：

1 鋅塊的總表面積變為原來的多少倍？

2 鋅與鹽酸的反應速率變為原來的多少倍？

3

^{不勻相的反應速率} 相關題型：單元練習　單6

1 2　2 0.5

 1 邊長變為原來的 1

2 倍c總表面積變為原來的 2 倍.

2 r b [HCl]

²

* 鋅的總表面積 J（0.5）

²

*2=0.5（倍）

1

 將定量之食鹽溶於水中c下列哪一種操作可增加其溶解速率c但不影響溶解度？

A增高溫度　B將食鹽磨成細粉　C選取大顆粒的食鹽以增加溶解面積　D加

大液面壓力　E不斷攪拌. 【日大】

BE

體積變為 1

2 倍時c濃度變為 2 倍c速率變為（2）²（2）=8（倍）.

A 溶解速率增加c但會改變溶解度.

69

2-3 影響反應速率的因素

溫　度

（配合翰版課本 P.64、

P.65）

三

1 影響：

不論吸熱、放熱反應c溫度愈高時c反應速率皆愈快.

1 主因： 超越低限能的粒子數增加.

溫度能改變動能分布曲線.高溫時c動能分布曲線較扁平而向右延伸c 超越低限能（活化能）的粒子數增加c有效碰撞的粒子數增加c故反應 速率愈快.

2 次因： 溫度升高c反應粒子的運動速率變快c碰撞頻率增加c反應速率因而變快.

2

在一般的溫度下c每升高 10 n

C

c反應速率變為 2 倍. ^備

P.111

^教

P.43 r

2

r

1

＝

2

t2-t1

10 c其中 t2>t1

溫度的效應：

能改變 1動能分布曲線　2速率常數　3反應速率　4反應熱　5平衡常數 6平衡狀態（5、6見第 3 章）

不改變 1低限能（活化能）　2反應的途徑　3反應級數

右圖為同一反應系在不同的溫度 T1 和 T2 時c粒子 動能分布的情形.下列敘述何者正確？

A T1>T2　B溫度上升c反應速率變快c主因為 碰撞頻率增加　C T1 的活化能較 T2 時為小　D相 較於 T1c在 T2 時具有高動能的粒子數多c故反應 速率較快　E相較於 T1c在 T2 時粒子的碰撞頻率 較大c故反應速率較快.

4

^{溫度對反應速率的影響} 相關題型：單元練習　單5、6

DE

 A T

1

<T

2

.B主因為具有高動能的粒子數增加.C溫度不影響活化能c故兩者的活化能相等.DE較 高溫時c超越低限能的粒子數較多c碰撞頻率亦較大c故反應速率較快.

1

 假設溫度每升高 10 nCc反應速率增為原來的兩倍.某一反應在 20 nC 時 80 秒 方能完成c若欲縮短反應時間於 5 秒完成c則溫度應升至多少 nC？

A 100　B 80　C 60　D 50.

C

反應時間與反應速率成反比

! r2

r1

=2^t

2-t1

10c80

5 =2^Zt10 Zt=t2-t1=40ct2=40+20=60

催化劑與催化反應

（配合翰版課本 P.66 ～ P.70）

四

1 定義：

添加於反應物中c能增快反應速率的物質c稱為催化劑.

催化劑能使「可以發生」的反應加快c不能使「不能發生」的反 應發生.

2 原理：

1 參與化學反應（但不被消耗）.

2 與反應物形成能量較低的活化複合體（產生新的反應途徑）.

3 降低反應活化能c故有效碰撞頻率增加c反應速率變快.

3 分類：

1 勻相催化劑：催化劑與反應物為同一相；此反應稱為勻相催化反應c如下表.

反應名稱 化學反應式 勻相催化劑

1過氧化氫分解 2H2O2(aq) → 2H2O(l)+O2(g)

Br^-(aq)、Br^2(aq)、Fe^2+(aq)、 Fe³⁺(aq) 備

P.120

　　　　　　　

2酯化 CH3COOH(l)+C2H5OH(l)

→ CH3COOC2H5(l)+H2O(l)

H2SO4(aq)

3甲酸分解 HCOOH(aq) → CO(g)+H2O(l) HCl(aq)、H²SO4(aq)

4鉛室法製硫酸 2SO2(g)+O2(g) → 2SO3(g) NO2(g)

5臭氧層破壞 2O3(g) → 3O2(g) Cl(g)、NO^{(g) 備}

^P.120

2 不勻相催化劑：催化劑與反應物為不同相；此反應稱為不勻相催化反應c如下表.

反應名稱 化學反應式 不勻相催化劑

1過氧化氫分解 2H2O2(aq) → 2H2O(l)+O2(g) MnO2(s)

2氧氣製備 2KClO3(s) → 2KCl(s)+3O2(g) MnO2(s)

3哈柏法製氨

備

P.130

N2(g)+3H2(g) → 2NH3(g)

Fe(s) 以 K2O(s) 及 Al2O3(s)

輔助催化

4聚乙烯製備 nC2H4(g) → (C2H4)n(s) 附著在 SiO2(s) 上的 CrO3(s)

5接觸法製備硫酸 2SO2(g)+O2(g) → 2SO3(g) Pt(s) 或 V2O5(s)

6工業製氫 H2O(g)+CH4(g) → CO(g)+3H2(g) Pt(s) 或 Ni(s)

7氫化加成 C2H4(g)+H2(g) → C2H6(g) Pt(s) 或 Ni(s)

71

2-3 影響反應速率的因素